Никель-кадмиевый аккумулятор является источником постоянного напряжения. Благодаря своим свойствам и преимуществам, он берет верх свинцово-кислотные на базе аккумуляторов и набирает популярность в последнее время. Он небольшой, компактный, легко перемещается из одного места в другое. Обычно эта батарея используется в игрушках, калькуляторах, небольших Двигатели постоянного тока и др. Принципиально то же, что и свинцовые аккумуляторные батареи. Металл прокатывается с кадмием и разделительными слоями и поддерживается в окислительно-восстановительном режиме, так что химическая реакция производит постоянное напряжение. Батареи пользуются популярностью уже давно, и в целях повышения эффективности батареи используется все больше и больше химических элементов. Это делает конструкцию компактной.
Что такое никель-кадмиевый аккумулятор?
Это устройство, вырабатывающее постоянное напряжение на основе химической реакции между задействованными веществами. В никель-кадмиевой батарее в качестве основы используется окислительно-восстановительный материал, а вокруг него - слой никеля и разделитель. Напряжение никель-кадмиевого элемента составляет около 1,2 В. При последовательном соединении обычно от 3 до 4 элементов упаковываются вместе, чтобы получить выходное напряжение от 3,6 до 4,8 В.
Никель-кадмиевый аккумулятор
Теория никель-кадмиевых батарей
Принцип действия никель-кадмиевого аккумулятора такой же, как и у других аккумуляторов. Для повышения эффективности используются никель и кадмий. Батарея является источником постоянного напряжения, следовательно, она должна состоять из двух потенциальных точек: положительной и отрицательной или также называемых анодом и катодом. В никель-кадмиевой батарее сначала вокруг окислительно-восстановительного потенциала сохраняется слой оксида никеля NiO2.
Этот слой оксида никеля действует как катодный слой. Над слоем оксида никеля находится слой КаОН, который действует как разделитель. Следует отметить, что этот разделительный слой должен быть пропитан водой или влажным. Его цель - обеспечить необходимые отрицательные ионы OH для химической реакции. Над разделительным слоем помещается кадмий. Слой кадмия действует как анод для никель-кадмиевой батареи. В схема никель-кадмиевого аккумулятора показано ниже.
Схема никель-кадмиевого аккумулятора
Как показано на схеме, никель действует как положительный электрод. коллектор а слой кадмия действует как коллектор отрицательного слоя. Разделительный слой между двумя слоями состоит из КОН или NaOH. Его цель - обеспечить ионы ОН. Помимо этого, он также состоит из предохранительного клапана, уплотнительной пластины, изоляционного кольца, изоляционной прокладки и внешнего корпуса.
Изолирующее кольцо предназначено для обеспечения изоляции между двумя слоями. Прокладка изолятора - это то место, где держится изоляционное кольцо. С этим кольцом соединен разделительный слой. Внешний корпус предназначен для защиты внутренних слоев от внешних факторов, таких как повреждения и неправильное обращение с аккумулятором. Следует отметить, что из-за химических реакций, происходящих в тесте, всегда опасно работать с аккумулятором.
Корпус аккумулятора никогда не открывать, так как все слои обнажены, и это может нанести вред человеку, использующему. Аналогичным образом, когда устройство не используется, рекомендуется извлекать аккумулятор из устройства.
Уравнения никель-кадмиевых батарей
Химические уравнения, представляющие химическую реакцию, можно представить в виде
Первое уравнение представляет собой реакцию между никелем катодного слоя и сепаратором. Это дает выход ионов ОН оксида никеля. Необходимость в разделительном слое, как упоминалось ранее, заключается в обеспечении ионов ОН, необходимых для химической реакции. Для обеспечения H2O разделительный слой пропитывают водой для начальной реакции. Позднее H2O получается как один из побочных продуктов.
На анодной стороне слой кадмия также объединяется с ионами ОН, которые поступают из разделительного слоя. Это приводит к оксиду кадмия и электронам. Можно отметить, что электроны в обоих уравнениях сокращаются. Кроме того, ионы OH отменяются. Уравнение напоминания дается третьим уравнением, где никель соединен с кадмием и водой. Это приводит к оксиду никеля и оксиду кадмия.
Температурный диапазон никель-кадмиевых батарей
Диапазон температур для никелевых батарей составляет от 0 до 45 градусов по Цельсию во время зарядки и от -20 до 65 градусов по Цельсию во время разрядки. За пределами этого температурного диапазона аккумулятор не работает, и даже существует вероятность взрыва.
Токсичность никель-кадмиевых батарей
Никель-кадмиевый аккумулятор очень токсичен для человеческого организма. Кадмий - это тяжелый металл, представляющий ряд рисков для человеческого организма. Кадмий даже оказывает физиологическое воздействие на систему. Среднее содержание кадмия в организме человека составляет примерно 1 микрограмм на литр. Оказывает прямое воздействие на пищеварительную систему. Точно так же никель ядовит для дыхательной системы человека.
Напряжение никель-кадмиевого аккумулятора
Как правило, каждое напряжение для никель-кадмиевой батареи составляет приблизительно 1,2 В. Количество элементов, подключенных последовательно или параллельно, для получения необходимого напряжения. Помимо напряжения, его удельная энергия составляет около 50-60 Втч на кг. Это умеренно выше, чем у никель-железных, но относительно меньше, чем у никель-цинковых и никель-металлогидридных батарей.
Удельная мощность 200 Вт на кг. Это умеренно выше, чем у никель-железных, но относительно меньше, чем у никель-цинковых и никель-металлогидридных батарей. Для никель-металлических аккумуляторов это порядка 170–1000. Для никель-железных аккумуляторов он составляет около 100. Эффективность использования энергии составляет около 70-75%. Это умеренно выше, чем у никель-железных, но относительно меньше, чем у никель-цинковых и никель-металлогидридных батарей. Для никель-металлических аккумуляторов он составляет около 70-80%. Для никель-железных аккумуляторов это порядка 60-70%.
Конструкция никель-кадмиевого аккумулятора
По конструкции никель-кадмиевые батареи не отличаются от свинцово-кислотных аккумуляторов. Он состоит из трех основных слоев. Первый - это слой никеля, затем разделительный слой и слой кадмия. Никель действует как коллектор положительного электрода, а слой кадмия действует как коллектор отрицательного слоя.
Разделительный слой между двумя слоями состоит из КОН или NaOH. Его цель - обеспечить ионы ОН. Помимо этого, он также состоит из предохранительного клапана, уплотнительной пластины, изоляционного кольца, изоляционной прокладки и внешнего корпуса. Изолирующее кольцо предназначено для обеспечения изоляции между двумя слоями. Прокладка изолятора - это то место, где держится изоляционное кольцо. С этим кольцом соединен разделительный слой.
Внешний корпус предназначен для защиты внутренних слоев от внешних факторов, таких как повреждения и неправильное обращение с аккумулятором. Следует отметить, что из-за химических реакций, происходящих в тесте, всегда опасно работать с батареей. Слои вместе с разделительным слоем образуют необходимую химическую реакцию и формируют разность потенциалов.
Никель-кадмиевый аккумулятор работает
Работа никель-кадмиевой батареи основана на химической реакции, происходящей между слоями. Батарея, которая является источником постоянного напряжения, состоит из двух портов: анода и катода. При изготовлении батареи сначала сохраняется слой кадмия на окислительно-восстановительном элементе. Слой кадмия действует как катодный вывод. Кадмий - один из тяжелых материалов, обладающий хорошими проводящими свойствами. Над слоем кадмия находятся разделительные слои.
Назначение разделительного слоя - обеспечить необходимые ионы ОН для химическая реакция . Ионы ОН необходимы для реакции между никелем катодного слоя и сепаратором. Это дает выход ионов ОН оксида никеля. Необходимость в разделительном слое, как упоминалось ранее, заключается в обеспечении ионов ОН, необходимых для химической реакции. Для обеспечения H2O разделительный слой пропитывают водой для начальной реакции.
Позднее H2O получается как один из побочных продуктов. На анодной стороне слой кадмия также объединяется с ионами ОН, которые поступают из разделительного слоя. Это приводит к оксиду кадмия и электронам. Можно отметить, что электроны в обоих уравнениях сокращаются. Кроме того, ионы OH отменяются. Уравнение напоминания дается третьим уравнением, где никель соединен с кадмием и водой. Это приводит к оксиду никеля и оксиду кадмия. За химической реакцией следует поток электронов, который вызывает разность потенциалов на двух клеммах.
Типы никель-кадмиевых батарей
Классификация никель-кадмиевых батарей производится только на основании размера и доступного напряжения. В зависимости от размера это может быть размер AAA, AA, A, Cs, C, D или F. Все эти размеры имеют разные характеристики выходного напряжения. Некоторые из них имеют цилиндрическую форму трубы, а некоторые - в прямоугольном коробчатом наружном корпусе.
Преимущества и недостатки
Преимущества никель-кадмиевых батарей:
- Обеспечивает высокий выходной ток
- Хорошо переносит перезарядку
- Выдерживает до 500 циклов зарядки
Недостатки никель-кадмиевого аккумулятора:
- Кадмий не является экологически чистым материалом
- Меньшая устойчивость к температуре по сравнению с другими батареями.
Применение никель-кадмиевых батарей
Он имеет различные приложения, такие как игрушки, небольшие двигатели постоянного тока, калькуляторы, вентиляторы, компьютеры и т. Д.
Следовательно, мы увидели приложения, работу и детали никель-кадмиевый аккумулятор . Необходимо увидеть, какие другие материалы можно комбинировать с никелем, поскольку кадмий имеет опасные эффекты.
